JP6975073B2 - Forecasting systems, forecasting methods, and programs - Google Patents
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Description
本発明は、予測システム、予測方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to prediction systems, prediction methods, and programs.
特許文献1には、多数の製造ラインを備えた工場群のトータルの電力需要を予測する技術が開示されている。
特許文献1に記載の技術においては、製造ラインそれぞれについて予め操業スケジュールが電力管理用計算機システムにインプットされ、電力管理用計算機システムは、当該操業スケジュールに基づいて、複数の製造ラインそれぞれのエネルギー需要を求める。特許文献1によれば、電力管理用計算機システムによって予測された電力需要が契約電力の上限を超える場合に、電力使用制限がなされる。他方、工場の管理者等においては、予め電力需要が契約電力の上限を超えないように操業計画を立てたいという要望がある。
In the technique described in
特許文献1に記載の技術において、操業計画を変更して再度エネルギー需要を求めるためには、管理者等は、すべての製造ラインについての細かな操業計画を電力管理用計算機システムにインプットする必要がある。しかしながら、製造ラインの数が多量である場合、再計算のために入力すべき操業計画の情報量が多くなるため、管理者等の負担が大きくなる。
In the technology described in
負荷の大きい設備の操業計画に基づいて計算を行うようにシミュレータを設計することも考えられるが、予めどの設備の負荷が大きいかが分からない場合、シミュレータを設計することができない。
本発明の目的は、複数の設備を備える工場において、任意の設備の稼働に係る説明変数の入力に基づいて、工場の稼働を予測することができる予測システム、予測方法、およびプログラムを提供することにある。特に、工場のエネルギー需要を予測することができる予測システム、予測方法、およびプログラムを提供することにある。
It is conceivable to design the simulator so that the calculation is performed based on the operation plan of the equipment with a heavy load, but if it is not known in advance which equipment has a heavy load, the simulator cannot be designed.
An object of the present invention is to provide a prediction system, a prediction method, and a program capable of predicting the operation of a factory having a plurality of facilities based on the input of explanatory variables related to the operation of any facility. It is in. In particular, it is to provide forecasting systems, forecasting methods, and programs that can forecast factory energy demand.
本発明の第1の態様によれば、予測システムは、工場の稼働に係る複数の説明変数候補の中から少なくとも1つの説明変数候補の選択を受け付ける選択部と、選択された前記説明変数候補に係る値の入力を受け付ける値入力部と、入力された前記値を用い、選択されなかった前記説明変数候補の値を用いずに、前記工場の稼働に係る目的変数の値を特定する特定部と特定した前記目的変数の値を出力する出力部とを備える。 According to the first aspect of the present invention, the prediction system has a selection unit that accepts selection of at least one explanatory variable candidate from a plurality of explanatory variable candidates related to the operation of the factory, and the selected explanatory variable candidate . A value input unit that accepts the input of the relevant value, and a specific unit that specifies the value of the objective variable related to the operation of the factory by using the input value and without using the value of the explanatory variable candidate that was not selected. It is provided with an output unit that outputs the value of the specified objective variable.
本発明の第2の態様によれば、第1の態様に係る予測システムにおいて、前記工場の稼働に係る目的変数の値は、前記工場のエネルギー需要に係る値であるものであってよい。 According to the second aspect of the present invention, in the prediction system according to the first aspect, the value of the objective variable related to the operation of the factory may be the value related to the energy demand of the factory.
本発明の第3の態様によれば、第1または第2の態様に係る予測システムが、工場の稼働に係る複数の説明変数候補の値と前記工場の稼働に係る少なくとも1つの目的変数の値とのセットを含む履歴データを記憶する記憶部と、前記履歴データに基づいて、選択された前記説明変数を入力とし、前記目的変数を出力とするモデルのパラメータを学習する学習部と、を備え、前記特定部は、入力された前記値を学習された前記モデルに入力することで、前記目的変数の値を特定するものであってよい。 According to the third aspect of the present invention, the prediction system according to the first or second aspect has the values of a plurality of explanatory variable candidates related to the operation of the factory and the values of at least one objective variable related to the operation of the factory. It is provided with a storage unit for storing historical data including a set of the above, and a learning unit for learning the parameters of a model in which the selected explanatory variable is input and the objective variable is output based on the historical data. The specific unit may specify the value of the objective variable by inputting the input value into the trained model.
本発明の第4の態様によれば、第3の態様に係る予測システムにおいて、前記記憶部が記憶する、前記工場の稼働に係る複数の説明変数候補の値と前記工場の稼働に係る少なくとも1つの目的変数の値とのセットは、前記工場の稼働に係る複数の説明変数候補の値と前記工場のエネルギー需要に係る少なくとも1つの目的変数の値とのセットであり、前記モデルが出力する前記目的変数の値は、前記工場のエネルギー需要に係る値であってよい。 According to the fourth aspect of the present invention, in the prediction system according to the third aspect, the values of the plurality of explanatory variable candidates related to the operation of the factory and at least one related to the operation of the factory stored in the storage unit. The set with the value of one objective variable is a set of the value of a plurality of explanatory variable candidates related to the operation of the factory and the value of at least one objective variable related to the energy demand of the factory, and is output by the model. The value of the objective variable may be a value related to the energy demand of the factory.
本発明の第5の態様によれば、第1から第3の何れかの態様に係る予測システムが、前記履歴データに追加する説明変数候補の値の入力を受け付ける候補入力部を備えるものであってよい。 According to the fifth aspect of the present invention, the prediction system according to any one of the first to third aspects includes a candidate input unit that accepts input of the value of the explanatory variable candidate to be added to the historical data. It's okay.
本発明の第6の態様によれば、第1から第5の何れかの態様に係る予測システムにおいて、前記値入力部は、前記説明変数に係る値の時系列の入力を受け付けるものであってよい。 According to the sixth aspect of the present invention, in the prediction system according to any one of the first to fifth aspects, the value input unit accepts time-series input of values related to the explanatory variables. good.
本発明の第7の態様によれば、第6の態様に係る予測システムが、前記説明変数に係る値の時系列における単位時間の変更を受け付ける単位時間変更部をさらに備えるものであってよい。 According to the seventh aspect of the present invention, the prediction system according to the sixth aspect may further include a unit time change unit that accepts a change in the unit time in the time series of the value according to the explanatory variable.
本発明の第8の態様によれば、第1から第7の何れかの態様に係る予測システムにおいて、前記出力部は、特定した前記目的変数の値と、前記履歴データに含まれる前記目的変数の値または前記目的変数の比較値とを含む表示画面を出力するものであってよい。 According to the eighth aspect of the present invention, in the prediction system according to any one of the first to seventh aspects, the output unit has the specified value of the objective variable and the objective variable included in the historical data. A display screen including the value of or the comparison value of the objective variable may be output.
本発明の第9の態様によれば、第1から第8の何れかの態様に係る予測システムにおいて、前記入力部は、複数の工場における選択された前記説明変数に係る値の入力を受け付け、前記特定部は、入力された前記値に基づいて複数の工場の稼働に係る目的変数の値を統合した値を特定するものであってよい。 According to the ninth aspect of the present invention, in the prediction system according to any one of the first to eighth aspects, the input unit accepts input of a value related to the selected explanatory variable in a plurality of factories. The specific unit may specify a value obtained by integrating the values of the objective variables related to the operation of a plurality of factories based on the input values.
本発明の第10の態様によれば、予測方法は、工場の稼働に係る複数の説明変数候補の中から少なくとも1つの説明変数候補の選択を受け付けるステップと、選択された前記説明変数候補に係る値の入力を受け付けるステップと、入力された前記値を用い、選択されなかった前記説明変数候補の値を用いずに、前記工場の稼働に係る目的変数の値を特定するステップと特定した前記目的変数の値を出力するステップとを含む。 According to the tenth aspect of the present invention, the prediction method relates to a step of accepting selection of at least one explanatory variable candidate from a plurality of explanatory variable candidates related to the operation of the factory, and the selected explanatory variable candidate . The purpose specified as a step of accepting the input of a value and a step of specifying the value of the objective variable related to the operation of the factory using the input value and without using the value of the explanatory variable candidate that was not selected. Includes a step to output the value of a variable.
本発明の第11の態様によれば、第10の態様に係る予測方法において、前記工場の稼働に係る目的変数の値は、前記工場のエネルギー需要に係る値であってよい。 According to the eleventh aspect of the present invention, in the prediction method according to the tenth aspect, the value of the objective variable related to the operation of the factory may be the value related to the energy demand of the factory.
本発明の第12の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、工場の稼働に係る複数の説明変数候補の中から少なくとも1つの説明変数候補の選択を受け付けるステップと、選択された前記説明変数候補に係る値の入力を受け付けるステップと、入力された前記値を用い、選択されなかった前記説明変数候補の値を用いずに、前記工場の稼働に係る目的変数の値を特定するステップと特定した前記目的変数の値を出力するステップとを実行させる。 According to the twelfth aspect of the present invention, the program accepts the computer to select at least one explanatory variable candidate from the plurality of explanatory variable candidates related to the operation of the factory, and the selected explanatory variable candidate. It was specified as a step of accepting the input of the value related to the above and a step of specifying the value of the objective variable related to the operation of the factory by using the input value and not using the value of the explanatory variable candidate which was not selected. The step of outputting the value of the objective variable is executed.
本発明の第13の態様によれば、第12の態様に係るプログラムにおいて、前記工場の稼働に係る目的変数の値は、前記工場のエネルギー需要に係る値であってよい。 According to the thirteenth aspect of the present invention, in the program according to the twelfth aspect, the value of the objective variable related to the operation of the factory may be the value related to the energy demand of the factory.
上記態様のうち少なくとも1つの態様によれば、エネルギー需要予測システムは、複数の設備を備える工場において、任意の設備の稼働に係る説明変数の入力に基づいて、工場のエネルギー需要を予測することができる。 According to at least one aspect of the above, the energy demand forecasting system can predict the energy demand of a factory equipped with a plurality of facilities based on the input of explanatory variables related to the operation of any facility. can.
〈定義〉
本明細書において「特定する」とは、第1の値を用いて複数の値を取り得る第2の値を定めることである。例えば、「特定する」は、第1の値から第2の値を算出すること、テーブルを参照して第1の値に対応する第2の値を読み出すこと、第1の値をクエリとして第2の値を検索すること、第1の値に基づいて複数の候補の中から第2の値を選択すること、第1の値から第2の値を推定・予測することを含む。
「取得する」とは、新たに値を得ることである。例えば、「取得する」は、値を受信すること、値の入力を受け付けること、テーブルから値を読み出すこと、ある値から他の値を算出することを含む。
<Definition>
As used herein, "specifying" means using the first value to determine a second value that can take a plurality of values. For example, "specify" means to calculate a second value from a first value, to refer to a table to read a second value corresponding to the first value, and to use the first value as a query. It includes searching for a value of 2, selecting a second value from a plurality of candidates based on the first value, and estimating / predicting a second value from the first value.
To "acquire" is to obtain a new value. For example, "acquiring" includes receiving a value, accepting a value input, reading a value from a table, and calculating another value from one value.
〈第1の実施形態〉
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図1は、第1の実施形態に係るエネルギー需要予測システムの構成を示す概略図である。
エネルギー需要予測システム1は、複数の設備Eを備える工場Fと、エネルギー需要予測装置10とを備える。
各設備Eは、外部から供給される電力によって稼働する。各設備Eは、操業計画に従って稼働し、また停止する。操業計画には、設備の稼働時間帯および稼働日に係る情報が含まれる。つまり操業計画は、設備Eの稼働状態の時系列である。
エネルギー需要予測装置10は、各設備Eの操業計画と各設備Eの消費電力の実績値と工場F全体の消費電力の実績値とに基づいて、工場Fのエネルギー需要を予測する。各設備Eの消費電力の実績値は、例えば設備Eに設けられた図示しないセンサによって検出される。ここでは、工場Fの設備Eの稼働に係る情報が工場の稼働に係る説明変数候補であり、工場Fのエネルギー需要が工場の稼働に係る目的変数である。
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an energy demand forecasting system according to a first embodiment.
The energy
Each facility E is operated by electric power supplied from the outside. Each facility E operates and shuts down according to the operation plan. The operation plan includes information on the operating hours and working days of the equipment. That is, the operation plan is a time series of the operating state of the equipment E.
The energy
《エネルギー需要予測装置の構成》
図2は、第1の実施形態に係るエネルギー需要予測装置の構成を示す概略ブロック図である。
エネルギー需要予測装置10は、履歴取得部101、履歴記憶部102、選択部103、モデル記憶部105、学習部104、計画入力部106、エネルギー需要特定部107、出力部108、候補入力部109、単位時間変更部110を備える。
<< Configuration of energy demand forecaster >>
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the energy demand forecasting device according to the first embodiment.
The energy
履歴取得部101は、工場Fの各設備Eから、操業計画および消費電力の時系列を取得する。履歴取得部101は、操業計画を設備Eの制御装置から読み出してもよいし、工場Fの管理者等の利用者からの入力により取得してもよい。履歴取得部101は、消費電力を設備Eに設けられたセンサから取得する。複数の設備Eの操業計画、すなわち複数の設備Eの稼働時間帯および稼働日に係る情報は、工場の稼働に係る複数の説明変数候補の一例である。また、複数の設備Eの消費電力は、工場のエネルギー需要に係る目的変数の一例である。
The
履歴記憶部102は、履歴取得部101が取得した複数の設備Eの操業計画および消費電力の時系列を記憶する。
The
選択部103は、利用者から、複数の設備Eの操業計画の中から少なくとも1つの説明変数の選択を受け付ける。例えば、利用者は、工場Fの稼働において消費電力の増減への影響度が高いと思われる1つまたは複数の設備Eの操業計画を説明変数として選択することができる。つまり、利用者は、エネルギー需要の予測のために、工場Fが備えるすべての設備Eの操業計画を入力する必要がない。このとき、利用者は、設備Eの稼働時間帯または稼働日の一方のみを説明変数として選択してもよい。
The
モデル記憶部105は、操業計画に基づいて工場Fの総消費電力を特定するために用いられるモデルを記憶する。モデル記憶部105が記憶するモデルの例としては、ニューラルネットワークモデルやベイジアンモデルなどが挙げられる。
The
学習部104は、履歴記憶部102が記憶する情報を教師データとして、利用者に選択された設備Eに係る操業計画を入力とし、工場Fの総消費電力の時系列を出力とするように、モデル記憶部105が記憶するモデルを学習させる。すなわち、学習部104は、履歴記憶部102が記憶する情報に基づいて、モデル記憶部105が記憶するモデルにパラメータを割り当てる。
The
計画入力部106は、利用者から、選択された設備Eに係る操業計画の入力を受け付ける。
The
エネルギー需要特定部107は、計画入力部106に入力された操業計画を、モデル記憶部105が記憶するモデルに入力することで、工場Fの総消費電力の時系列を特定する。つまり、エネルギー需要特定部107は、工場Fが備える一部の設備Eに係る操業計画に基づいて、工場F全体のエネルギー需要を予測する。以下、エネルギー需要特定部107が特定した総消費電力の時系列を、予測エネルギー需要ともよぶ。
The energy
出力部108は、エネルギー需要特定部107が特定した工場Fの総消費電力を出力する。
The
候補入力部109は、工場Fの設備Eのうち、履歴記憶部102に操業計画が記憶されていない設備Eに係る操業計画の入力を受け付ける。候補入力部109に入力された操業計画は、新たな説明変数候補として履歴記憶部102に記憶される。これにより、説明変数候補の数を増加させることができる。
The
単位時間変更部110は、各設備Eの操業計画における稼働時間帯の単位時間の変更を受け付ける。例えば、履歴記憶部102が記憶する操業計画について稼働時間帯が1時間単位で設定されている場合に、単位時間変更部110は、利用者の入力に従って、計画入力部106に入力する操業計画の稼働時間帯の単位時間を3時間単位に変更することができる。
The unit
《エネルギー需要予測装置の動作》
図3は、第1の実施形態に係るエネルギー需要予測装置の動作を示すフローチャートである。
エネルギー需要予測装置10の履歴取得部101は、エネルギー需要の予測処理の実施前に、工場Fの各設備Eから操業計画および消費電力を取得し、履歴記憶部102に記録しておく。
<< Operation of energy demand forecaster >>
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the energy demand forecasting device according to the first embodiment.
The
エネルギー需要の予測処理を開始すると、エネルギー需要予測装置10の選択部103は、説明変数候補である設備Eの一覧を含む説明変数の選択画面を表示する(ステップS1)。図4は、説明変数の選択画面の例を示す図である。説明変数の選択画面には、各設備Eについて、名称と定格出力とチェックボックスとが表示される。選択部103は、利用者から、エネルギー需要の予測処理における説明変数に用いる設備Eの選択を受け付ける(ステップS2)。利用者は、説明変数に用いる設備Eの欄のチェックボックスをオンにすることで、説明変数に用いる設備Eを選択する。また、利用者は、各説明変数候補の名称および定格出力を書き換えてもよい。また、利用者は、設備Eの欄のチェックボックスをオフにすることで、オフにされたチェックボックスに係る設備Eを選択から外し、結果として説明変数から外すことができる。
When the energy demand forecasting process is started, the
選択部103が設備Eの選択を受け付けると、学習部104は、履歴記憶部102が記憶する情報を教師データとして、利用者に選択された設備Eに係る操業計画を入力とし、工場Fの総消費電力の時系列を出力とするように、モデル記憶部105が記憶するモデルを学習させる(ステップS3)。これにより、エネルギー需要予測装置10は、利用者が選択した設備Eの操業計画に基づいて工場Fの総消費電力を予測するためのモデルを生成することができる。学習部104が設備Eの選択結果に基づいてモデルを学習することで、エネルギー需要予測装置10は、選択されなかった設備Eについて操業計画が入力されなくても、各設備Eが停止しているものとみなされずに適切に工場Fの総消費電力を予測することができる。
When the
次に、計画入力部106は、選択された各設備Eに係る操業計画の入力画面を表示する(ステップS4)。つまり、計画入力部106は、稼働時間帯の入力画面および稼働日の入力画面を画面に表示する。図5は、操業計画の入力画面の例を示す図である。操業計画の入力画面には、選択された各設備Eの複数の時間帯または複数の日付について、稼働か停止かを表すチェックボックスが表示される。計画入力部106は、利用者から、選択された各設備Eに係る操業計画の入力を受け付ける(ステップS5)。利用者は、各設備Eについて、時間帯または日付に係るチェックボックスのオン/オフを組み合わせることで、各設備Eの操業計画を入力する。
Next, the
エネルギー需要特定部107は、計画入力部106に入力された操業計画を、モデル記憶部105が記憶するモデルに入力することで、工場Fの総消費電力の時系列(予測エネルギー需要E1)を特定する(ステップS6)。出力部108は、エネルギー需要特定部107が特定した予測エネルギー需要E1を出力する(ステップS7)。図6は、第1の実施形態に係るエネルギー需要の予測結果の出力画面の例である。出力部108は、エネルギー需要特定部107が特定した予測エネルギー需要E1に加え、履歴記憶部102が記憶する消費電力の時系列(実測エネルギー需要E2)と、工場Fの契約電力値Th(目的変数の比較値)とを出力する。これにより、利用者は、予測エネルギー需要E1と実測エネルギー需要E2との乖離を視認することができ、また工場Fの総消費電力が将来的に契約電力値Thを超えるか否かを視認することができる。
The energy
なお、予測エネルギー需要E1と実測エネルギー需要E2との乖離が大きい場合、利用者は、説明変数に用いる設備Eを追加し、または変更することで、予測エネルギー需要E1と実測エネルギー需要E2との乖離が小さくなるように、モデルを再学習させることができる。これにより、利用者は、工場Fにおいて総消費電力の支配因子となる設備Eを特定することができる。 If the divergence between the predicted energy demand E1 and the measured energy demand E2 is large, the user can add or change the equipment E used as an explanatory variable to diverge between the predicted energy demand E1 and the measured energy demand E2. The model can be retrained so that Thereby, the user can specify the equipment E which is the controlling factor of the total power consumption in the factory F.
また、予測エネルギー需要E1が契約電力値Thを超える場合、利用者は操業計画を変更し、再度エネルギー需要予測装置10にエネルギー需要を予測させることができる。この際、全ての設備についての操業計画を入力する必要がないため、利用者は、エネルギー需要の予測のための操業計画の変更を容易に実施することができる。
Further, when the predicted energy demand E1 exceeds the contract power value Th, the user can change the operation plan and have the energy
また、利用者は、エネルギー需要予測装置10にさらに精度よくエネルギー需要の予測をさせたい場合、説明変数候補を追加することができる。候補入力部109は、利用者から新たな説明変数候補に係る操業計画の入力を受け付けると、これを履歴記憶部102に記録する。その後、学習部104は、モデル記憶部105が記憶するモデルを、追加された説明変数候補に係る操業計画を用いて学習させることができる。
Further, the user can add explanatory variable candidates when he / she wants the energy
また、利用者は、ステップS5における操業計画の入力項目が多く煩雑である場合に、またより細かに操業計画を指定したい場合に、操業計画の単位時間を変更することができる。単位時間変更部110は、利用者から変更後の単位時間の入力を受け付ける。単位時間変更部110は、履歴記憶部102が記憶する操業計画を、入力された単位時間に係る操業計画に変換する。例えば、単位時間変更部110は、1時間単位の操業計画を3時間単位の操業計画に変更する。例えば、単位時間変更部110は、3時間単位のある時間帯において2時間が稼働を示し1時間が停止を示す場合など、変更後の単位時間に係る時間帯に異なる状態が含まれる場合、当該時間帯において少なくとも稼働が含まれていれば当該時間帯の設備Eの状態を稼働状態に決定してもよいし、稼働と停止のうち多い方の状態を適用してもよいし、当該時間帯において少なくとも停止が含まれていれば当該時間帯の設備Eの状態を停止状態に決定してもよい。単位時間変更部110が単位時間の変更を受け付けると、計画入力部106は、変更後の単位時間に係る操業計画の入力画面を表示する。
Further, the user can change the unit time of the operation plan when the input items of the operation plan in step S5 are many and complicated, or when he / she wants to specify the operation plan in more detail. The unit
《作用・効果》
このように、第1の実施形態によれば、エネルギー需要予測システム1は、工場Fの複数の設備Eの中から少なくとも1つの設備Eの選択を受け付け、選択された設備Eに係る操業計画の入力を受け付ける。そして、エネルギー需要予測システム1は、入力された操業計画に基づいて工場Fの総消費電力を特定する。これにより、利用者は、複数の設備Eを備える工場Fにおいて、任意の設備Eの操業計画について入力することで、工場F全体のエネルギー需要を得ることができる。したがって、工場Fが備える設備Eの数によらず、利用者にとって操業計画の入力が煩雑にならない。
《Action / Effect》
As described above, according to the first embodiment, the energy
〈第2の実施形態〉
第1の実施形態に係るエネルギー需要予測システム1は、1つの工場Fについての総消費電力を算出する。ところで、電力の契約は、必ずしも工場単位でなされるとは限らず、複数の工場Fについて一の契約電力が定められる可能性がある。この場合、複数の工場Fの稼働日や稼働時間帯をずらす運用がとられることがある。つまり、一の工場Fの情報に基づいて他の工場を制御することや、複数の工場Fの情報を相互に参照して工場F全体を制御することなどがなされている。そこで、第2の実施形態に係るエネルギー需要予測システム1は、複数の工場Fに係る総消費電力を算出する。
<Second embodiment>
The energy
第2の実施形態に係るエネルギー需要予測装置10の構成は、第1の実施形態と同様である。このとき、履歴取得部101は、複数の工場Fの各設備Eから操業計画および消費電力の時系列を取得する。利用者は、複数の工場Fの複数の設備Eから、説明変数に係る設備Eを選択する。このとき、一部の工場Fについて設備Eが選択されなくてもよい。学習部104は、選択された設備Eに係る操業計画を入力とし、全工場Fの総消費電力を出力とするように、モデルを学習させる。エネルギー需要特定部107は、入力された操業計画に基づいて、全工場Fの総消費電力すなわち予測エネルギー需要E1を特定する。出力部108は、エネルギー需要特定部107が特定した全工場Fの予測エネルギー需要E1を出力する。図7は、第2の実施形態に係るエネルギー需要の予測結果の出力画面の例である。出力部108は、エネルギー需要特定部107が特定した予測エネルギー需要E1に加え、履歴記憶部102が記憶する工場Fごとの消費電力の時系列(実測エネルギー需要E2)と、契約電力値Thとを出力する。
The configuration of the energy
なお、第2の実施形態に係るエネルギー需要予測システム1は、選択された設備Eに係る操業計画を入力とし、全工場Fの総消費電力を出力とするようにモデルを学習させ、これにより全工場Fの総消費電力を特定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るエネルギー需要予測システム1は、選択された設備Eに係る操業計画を入力とし、各工場Fの総消費電力を出力とするようにモデルを学習させ、各工場の総消費電力の総和をとることで全工場Fの総消費電力を特定してもよい。
The energy
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態において、説明変数として各設備Eの操業計画を用いるが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、工場Fの生産計画、設備Eの機種、設備Eを操作する作業員の配置計画、工場Fのイベントカレンダーなどを説明変数に用いてもよい。
Although one embodiment has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above-mentioned one, and various design changes and the like can be made.
For example, in the above-described embodiment, the operation plan of each facility E is used as an explanatory variable, but the present invention is not limited to this. For example, in other embodiments, the production plan of the factory F, the model of the equipment E, the allocation plan of the workers who operate the equipment E, the event calendar of the factory F, and the like may be used as explanatory variables.
また、上述の実施形態においては、予測システムがエネルギー需要を予測するエネルギー需要予測装置10に実装される例について説明したが、これに限られず、他の実施形態に係る予測システムはエネルギー需要以外の目的変数を特定してもよい。例えば、他の実施形態においては、予測システムは、工場Fにおける製品の製造に係るパラメータを説明変数として用い、完成品に発生する不良箇所の数を目的変数としても良い。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the forecasting system is mounted on the energy
より詳細には、予測システムは、工場Fにおける完成品の不良箇所の数を予測するために、複数の製造工程のそれぞれについて少なくとも1つの製造に係るデータを取得する。予測システムは、これらのデータの一部もしくは全てを説明変数として、工場Fのエネルギー需要の予測に代わり、完成品に発生する不良箇所の数を予測してもよい。この場合、完成品の完成に至る途中の製造工程における仕掛の段階で収集されるデータから、完成品の不良箇所の数を予測することが可能となる。途中の製造工程において完成品の不良箇所の数が所定の閾値を超えると予測される場合は、その仕掛品の製造を中止することで、その仕掛品に必要以上の工数や労力を割くことを抑制できるのみならず、工場にてその工数や労力のためのエネルギーを消費することを抑制することが可能となる。 More specifically, the prediction system acquires at least one manufacturing data for each of the plurality of manufacturing processes in order to predict the number of defective parts of the finished product in the factory F. The prediction system may use some or all of these data as explanatory variables to predict the number of defective parts generated in the finished product instead of predicting the energy demand of the factory F. In this case, it is possible to predict the number of defective parts of the finished product from the data collected at the in-process stage in the manufacturing process on the way to the completion of the finished product. If it is predicted that the number of defective parts of the finished product will exceed a predetermined threshold in the manufacturing process in the middle of the process, it is possible to discontinue the production of the work-in-process and devote more man-hours and labor to the work-in-process. Not only can it be suppressed, but it is also possible to suppress the consumption of energy for the man-hours and labor in the factory.
工場Fが鋳造工場である場合、複数の設備による複数の製造工程を経て完成品としての鋳造物ができあがる。各工程の仕掛品が各工程で定められている所定の公差や品質を満たしていても、最後の製造工程を経た後に、完成品に複数の不良箇所(表面の欠陥等)が発生することがある。これらの不良箇所は、通常は別途修正を施すが、不良箇所の数が過剰である場合、大幅な工数の増加となるため、望ましくない場合がある。予測システムは、各製造工程の製造に係るデータ、例えば製造工程の雰囲気温度、鋳造に係る速度・品質パラメータ・温度、材料の温度・品質パラメータ、各工程中で特定の作業に要した時間等を説明変数とし、完成品である鋳造物の不良箇所の数を目的変数とすることで、鋳造に係る製造工程の途中段階で、完成品の不良箇所の数を予測することができる。これにより、各工程の仕掛品が、各工程で定められている所定の公差や品質を満たしている場合でも、それまでの製造に係るデータに基づいて完成品の不良箇所の数が所定の閾値を超える場合、その仕掛品の製造を中止するという判断が可能となる。結果として、その仕掛品に以後の製造工程で必要以上の工数や労力を割くことを抑制し、工場にてエネルギーを消費することを抑制できる。 When the factory F is a casting factory, a casting as a finished product is completed through a plurality of manufacturing processes by a plurality of facilities. Even if the work-in-process of each process meets the specified tolerances and qualities specified in each process, multiple defective parts (surface defects, etc.) may occur in the finished product after the final manufacturing process. be. These defective parts are usually corrected separately, but if the number of defective parts is excessive, the man-hours will be significantly increased, which may not be desirable. The prediction system captures manufacturing data for each manufacturing process, such as atmospheric temperature in the manufacturing process, speed / quality parameter / temperature for casting, material temperature / quality parameter, and time required for a specific operation in each process. By setting the number of defective parts of the finished product as an explanatory variable and using the number of defective parts of the finished product as the objective variable, it is possible to predict the number of defective parts of the finished product in the middle of the manufacturing process related to casting. As a result, even if the work-in-process in each process meets the predetermined tolerances and qualities specified in each process, the number of defective parts in the finished product is a predetermined threshold based on the data related to the manufacturing up to that point. If it exceeds, it is possible to decide to discontinue the production of the work-in-process. As a result, it is possible to suppress the unnecessary man-hours and labors for the work-in-process in the subsequent manufacturing process, and to suppress the consumption of energy in the factory.
また、上記において説明変数に用いられるパラメータを製造工程の管理に利用することもできる。
より詳細には、不良箇所の数が所定の閾値を越える際に、不良箇所の数について寄与度の高い製造に係るパラメータが明らかになった場合、そのパラメータを管理することで、不良箇所の数が所定の閾値を越えることを抑制することも可能となる。
例えば、予測システムにおいて複数の説明変数候補から説明変数を選択する過程において、特定の製造工程の製造に係るデータ、例えば特定の製造工程の雰囲気温度が、完成品の不良箇所の数の予測時に最も寄与度の高いパラメータであり、その雰囲気温度が所定値以上になることで完成品の不良箇所の数が所定の閾値を越えることが明らかになった場合、管理者は、その製造工程の雰囲気温度を所定値以上にならないように管理することで、完成品の不良箇所の数が所定の閾値を越えないよう管理することが可能となる。これにより、不良箇所の修正に過剰な工数を割くことを抑制し、工場にて必要以上のエネルギーを消費することを抑制できる。この場合、管理するパラメータは1つである必要は無く、必要に応じて不良箇所の数の予測に寄与する複数のパラメータを管理しても良い。
Further, the parameters used for the explanatory variables in the above can also be used for controlling the manufacturing process.
More specifically, when the number of defective parts exceeds a predetermined threshold value, if a parameter related to manufacturing having a high contribution to the number of defective parts is clarified, the number of defective parts can be managed by managing the parameter. It is also possible to suppress that the value exceeds a predetermined threshold value.
For example, in the process of selecting explanatory variables from a plurality of explanatory variable candidates in a prediction system, data related to manufacturing of a specific manufacturing process, for example, the atmospheric temperature of a specific manufacturing process, is the most when predicting the number of defective parts of a finished product. If it is a parameter with a high degree of contribution and it becomes clear that the number of defective parts in the finished product exceeds a predetermined threshold when the atmospheric temperature exceeds a predetermined value, the manager can use the atmospheric temperature in the manufacturing process. By managing so that the value does not exceed a predetermined value, it is possible to manage the number of defective parts of the finished product so as not to exceed a predetermined threshold value. As a result, it is possible to suppress excessive man-hours for repairing defective parts and to suppress consumption of more energy than necessary in the factory. In this case, it is not necessary to manage one parameter, and a plurality of parameters that contribute to the prediction of the number of defective parts may be managed as needed.
なお、本実施形態における完成品は、製品としての完成品に限られず、工場Fにおいて対象としている複数の製造工程の最終成果物ではあるが、製品としては中間生成物であるものも含まれる。
また、予測システムは、目的変数として、不良箇所の数に代えて、不良品か良品かの判断結果を予測してもよい。製品の外観や形状不良を、不良品か良品かの判断基準とする場合、必ずしも完成品にて計測できるパラメータが存在するとは限らない。このような場合、予測システムは、例えば不良品を0、良品を1とするパラメータを目的変数することで、0以上、1以下の値となる予測値を得ることができる。管理者は、完成品の完成に至る途中の製造工程における仕掛品の段階で、この予測値が閾値より小さければ不良品である確率が高く、閾値より大きければ良品である確率が高いとして、完成品の品質を予想することができる。
また、予測システムは、目的変数として、不良箇所の数に代えて、不良箇所の場所または不良の種類を予測しても良い。すなわち、管理者は、予測システムに不良箇所の場所や不良の種類を学習させることで、完成品の所定の場所が不良になる確率、または完成品が所定の種類の不良となる確率を予測値として得ることができる。管理者は、予測システムが出力する予測値を参照することで、完成品の完成に至る途中の製造工程における仕掛品の段階で、完成品の品質を予想することができる。
The finished product in the present embodiment is not limited to the finished product as a product, and is the final product of a plurality of manufacturing processes targeted at the factory F, but the product also includes an intermediate product.
Further, the prediction system may predict the determination result of a defective product or a non-defective product instead of the number of defective parts as an objective variable. When the appearance or shape defect of a product is used as a criterion for judging whether it is a defective product or a non-defective product, there is not always a parameter that can be measured in the finished product. In such a case, the prediction system can obtain a predicted value having a value of 0 or more and 1 or less by, for example, setting a parameter of 0 for a defective product and 1 for a non-defective product as an objective variable. At the stage of work-in-process in the manufacturing process leading to the completion of the finished product, the manager considers that if this predicted value is smaller than the threshold value, the probability of being a defective product is high, and if it is larger than the threshold value, the probability of being a good product is high. The quality of the product can be predicted.
Further, the prediction system may predict the location of the defective portion or the type of the defect as the objective variable instead of the number of defective portions. That is, the manager makes the prediction system learn the location of the defective part and the type of defect, so that the probability that the predetermined place of the finished product becomes defective or the probability that the finished product becomes defective of the predetermined type is predicted. Can be obtained as. By referring to the predicted value output by the prediction system, the manager can predict the quality of the finished product at the stage of the work-in-process in the manufacturing process on the way to the completion of the finished product.
図8は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ90は、プロセッサ91、メインメモリ92、ストレージ93、インタフェース94を備える。
上述のエネルギー需要予測装置10は、コンピュータ90に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ93に記憶されている。プロセッサ91は、プログラムをストレージ93から読み出してメインメモリ92に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ91は、プログラムに従って、上述した履歴記憶部102に対応する記憶領域をメインメモリ92に確保する。
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of a computer according to at least one embodiment.
The
The energy
ストレージ93の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ93は、コンピュータ90のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース94または通信回線を介してコンピュータ90に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ90に配信される場合、配信を受けたコンピュータ90が当該プログラムをメインメモリ92に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ93は、一時的でない有形の記憶媒体である。
Examples of the
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ93に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Further, the program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that realizes the above-mentioned function in combination with another program already stored in the
1 エネルギー需要予測システム
10 エネルギー需要予測装置
101 履歴取得部
102 履歴記憶部
103 選択部
104 学習部
105 モデル記憶部
106 計画入力部
107 エネルギー需要特定部
108 出力部
109 候補入力部
110 単位時間変更部
E 設備
F 工場
E1 予測エネルギー需要
E2 実測エネルギー需要
Th 契約電力値
1 Energy
Claims (8)
工場の複数の設備の操業計画の中から少なくとも1つの設備の操業計画の選択を受け付ける選択部と、
前記履歴データに基づいて、選択された前記設備の操業計画を入力に含み、選択されなかった前記設備の操業計画を入力に含まず、前記工場全体の消費電力の値を出力とするモデルのパラメータを学習する学習部と、
選択された前記設備の操業計画に係る値の入力を受け付ける値入力部と、
入力された前記値を学習された前記モデルに入力することで、前記工場全体の消費電力の値を特定する特定部と、
特定した前記消費電力の値を出力する出力部と
を備える予測システム。 A storage unit that stores historical data including a set of operation plans and power consumption values for each of multiple facilities in the factory.
A selection unit that accepts the selection of an operation plan for at least one facility from the operation plans for multiple facilities in the factory.
Based on the historical data, the parameters of the model that include the operation plan of the selected equipment in the input, do not include the operation plan of the equipment that was not selected in the input, and output the value of the power consumption of the entire factory. With the learning department to learn
A value input unit that accepts input of values related to the operation plan of the selected equipment, and
By inputting the input value into the trained model, a specific unit that specifies the value of the power consumption of the entire factory and a specific unit.
A prediction system including an output unit that outputs the specified power consumption value.
請求項1に記載の予測システム。 It is provided with a candidate input unit that accepts input of an operation plan to be added to the history data , which is an operation plan related to the equipment not included in the history data.
The prediction system according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の予測システム。 The prediction system according to claim 1 or 2 , wherein the value input unit accepts time-series input of values related to the operation plan of the selected equipment.
請求項3に記載の予測システム。 Further provided with a unit time change unit that accepts changes in the unit time in the time series of the values related to the operation plan of the selected equipment.
The prediction system according to claim 3.
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の予測システム。 The output unit outputs a display screen including the specified power consumption value of the entire factory and the power consumption value of the entire factory indicated by the historical data or the comparison value of the power consumption of the entire factory.
The prediction system according to any one of claims 1 to 4.
前記特定部は、入力された前記値に基づいて複数の工場全体の消費電力の値を統合した値を特定する
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の予測システム。 The value input unit accepts input of values related to the operation plan of the selected equipment in a plurality of factories.
The prediction system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the specific unit specifies a value obtained by integrating the power consumption values of a plurality of factories based on the input values.
記憶部に記憶された工場の複数の設備それぞれの操業計画と消費電力の値とのセットを含む履歴データに基づいて、選択された前記設備の操業計画を入力に含み、選択されなかった前記設備の操業計画を入力に含まず、前記工場全体の消費電力の値を出力とするモデルのパラメータを学習するステップと、
選択された前記設備の操業計画に係る値の入力を受け付けるステップと、
入力された前記値を学習された前記モデルに入力することで、前記工場全体の消費電力の値を特定するステップと、
特定した前記消費電力の値を出力するステップと
を含む予測方法。 A step that accepts the selection of an operation plan for at least one facility from the operation plans for multiple facilities in the factory.
Based on historical data including a set of operation plans and power consumption values of each of the multiple facilities of the factory stored in the storage unit, the operation plans of the selected facilities are included in the input, and the facilities that are not selected are included in the input. The step of learning the parameters of the model that does not include the operation plan of the above in the input and outputs the value of the power consumption of the whole factory.
The step of accepting the input of the value related to the operation plan of the selected equipment, and
By inputting the input value into the trained model, the step of specifying the power consumption value of the entire factory and the step.
A prediction method including a step of outputting the specified power consumption value.
工場の複数の設備の操業計画の中から少なくとも1つの設備の操業計画の選択を受け付けるステップと、
記憶部に記憶された工場の複数の設備それぞれの操業計画と消費電力の値とのセットを含む履歴データに基づいて、選択された前記設備の操業計画を入力に含み、選択されなかった前記設備の操業計画を入力に含まず、前記工場全体の消費電力の値を出力とするモデルのパラメータを学習するステップと、
選択された前記設備の操業計画に係る値の入力を受け付けるステップと、
入力された前記値を学習された前記モデルに入力することで、前記工場全体の消費電力の値を特定するステップと、
特定した前記消費電力の値を出力するステップと
を実行させるためのプログラム。 On the computer
A step that accepts the selection of an operation plan for at least one facility from the operation plans for multiple facilities in the factory.
Based on historical data including a set of operation plans and power consumption values of each of the multiple facilities of the factory stored in the storage unit, the operation plans of the selected facilities are included in the input, and the facilities that are not selected are included in the input. The step of learning the parameters of the model that does not include the operation plan of the above in the input and outputs the value of the power consumption of the whole factory.
The step of accepting the input of the value related to the operation plan of the selected equipment, and
By inputting the input value into the trained model, the step of specifying the power consumption value of the entire factory and the step.
A program for executing a step to output the specified power consumption value.
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